авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Разработка методики нестационарной термометрии для диагностики заколонной среды в верхней части разреза скважин (на примере месторождений республики татарстан)

-- [ Страница 2 ] --

По результатам физического моделирования установлено, что скорость восстановления первоначальной температуры в скважине определяется теплофизическими свойствами слоев заколонного пространства. При наличии двухслойной заколонной среды скорость восстановления первоначальной температуры в скважине изменяется при распространении тепла из одной среды в другую и зависит от теплофизических свойств этих слоев. На рис. 2 показано, как изменяется характер нестационарной температуры на моделях однослойной и двухслойной среды.

Установлено, что наличие за обсадной колонной промежуточного слоя цементного камня с отличными от вмещающей среды теплофизическими свойствами уменьшает скорость восстановления первоначальной температуры, но не изменяет общие закономерности восстановления первоначальной температуры, характерные для водо- и нефтенасыщенного песчаника.

На модели двухколонной скважины проведены экспериментальные исследования с целью выбора оптимального времени диагностики закондукторной среды. Исследования проводились для наиболее распространенного случая, когда между колонной и кондуктором находится вода. Было установлено, что теплофизические свойства слоя закондукторной среды оказывают определяющее влияние на величину темпа охлаждения в интервале времени t = 20 - 80 минут после создания искусственного теплового поля.

 Зависимость скорости изменения относительной температуры U=(T-T0)/Tн-T0) от-1
Рис.2. Зависимость скорости изменения относительной температуры U=(T-T0)/Tн-T0) от времени при отсутствии (а) и при наличии (б) цементного кольца. Заколонная среда: 1- нефтенасыщенный песчаник, 2-водонасыщенный песчаник

С использованием термодатчиков, расположенных в радиальном направлении в закондукторном пространстве модели (рис.1в), экспериментальным путем было получено оптимальное значение начальной температуры при создании искусственного теплового поля в интервале исследования. Оказалось, что при диагностике закондукторного пространства необходимо и достаточно создать начальную температурную аномалию T, равную 30°C. С одной стороны это позволит получить необходимую информацию для диагностики закондукторной среды, а с другой - сэкономить время и средства на непродуктивном нагреве скважины в интервале исследования.

Наличие межпластового перетока за кондуктором ускоряет процесс восстановления первоначальной температуры. Экспериментально установлено, что чем выше дебит перетока, тем интенсивнее идет процесс остывания воды в колонне. На рис. 3 приведены результаты экспериментального изучения влияния интенсивности перетока за кондуктором на процесс восстановления первоначальной температуры в стволе скважины.

 ависимость скорости изменения относительной температуры U=(T-T0)/Tн-T0) от-2
Рис. 3 Зависимость скорости изменения относительной температуры U=(T-T0)/Tн-T0) от времени в колонне скважины (а) и относительного изменения показаний термодатчика на стенке скважины (б) при перетоках за кондуктором различного дебита.

Для расширения возможностей изучения процессов теплопередачи в геометрии многоколонной скважины в дополнение к экспериментальному моделированию было разработано техническое задание на проведение численных расчетов температурных полей в системе скважина-пласт. На основании технического задания были разработаны математические модели для следующих скважинных условий, характерных для скважины в интервале кондуктора:

- численная модель восстановления температуры в среде с коаксиальными границами раздела при отсутствии фильтрации;

- численная модель восстановления температуры в среде с коаксиальными границами раздела при горизонтальной фильтрации;

- численная модель восстановления температуры в среде с коаксиальными границами раздела при межпластовом перетоке за кондуктором.

Разработанные численные модели были использованы при создании программы расчета расформирования искусственного теплового поля. Программа была разработана на кафедре геофизики физического факультета Башкирского госуниверситета и предназначена для получения численных параметров процесса расформирования искусственных тепловых полей в условиях скважины двухколонной конструкции.

Проведение численного моделирования позволило уточнить закономерности расформирования искусственного теплового поля для различных геолого-технологических условий. В частности, расчетным путем было установлено, что в одинаковых геолого-технологических условиях в интервалах горизонтальной фильтрации жидкости скорость восстановления первоначальной температуры больше, чем в интервалах ее вертикального движения (заколонного перетока). Быстрее всего восстановление температуры происходит в интервале горизонтальной фильтрации в случае полного отсутствия цемента за колонной и кондуктором (рис. 4).

Были рассмотрены результаты физического и математического моделирования процессов расформирования искусственного теплового поля. Выявлены основные закономерности расформирования искусственного теплового поля в различных геолого-технологических условиях, характерных для скважин двухколонной конструкции.

Результаты математического и физического моделирования показали, что процесс восстановления первоначальной температуры для двухколонной скважины можно разделить на два этапа.

В течение первого этапа скорость восстановления первоначальной температуры определяется теплофизическими свойствами слоя межколонной среды. На втором этапе, в процессе дальнейшего остывания на скорость восстановления первоначальной температуры начинают оказывать влияние теплофизические свойства закондукторной среды и процессы фильтрации.

 ависимость скорости изменения относительной температуры U=(T-T0)/Tн-T0) от-3
Рис. 4 Зависимость скорости изменения относительной температуры U=(T-T0)/Tн-T0) от времени в колонне скважины при фильтрации по пласту и при заколонном перетоке
Шифр кривых: 1- за колонной вода, за кондуктором – вода + переток; 2- за колонной цемент, за кондуктором – вода+ переток; 3- за колонной вода, за кондуктором – вода+гориз. фильтрация; 4- за колонной цемент, за кондуктором – вода+гориз. фильтрация

Показано, что основные закономерности расформирования искусственного теплового поля для условий скважины двухколонной конструкции при различном заполнении заколонного пространства и при заколонных перетоках различных дебитов, полученные в расчетах и экспериментальным путем, совпадают. Это свидетельствует об адекватности предложенных математических моделей физическому процессу.

В третьей главе приведены результаты работ по разработке технологии нестационарной термометрии для диагностики состояния заколонной среды в скважинах в интервале кондуктора. Разработанная технология включает в себя три основных этапа: создание искусственного теплового поля, регистрация процесса его расформирования, обработка и интерпретация полученных результатов.

Создание искусственного теплового поля осуществляется путем промывки интервала исследования горячей водой. Схема монтажа технологического оборудования приведена на рис. 5.

Рис.5 Схема монтажа оборудования для закачки воды при создании искусственного теплового поля в интервале кондуктора

Для успешного проведения работ и получения достоверной информации необходимо, чтобы тепловое возмущение, формируемое в процессе закачки жидкости, не охватило исследуемую область за кондуктором. Это достигается за счет ограничения времени теплового воздействия при закачке жидкости в скважину. Время закачки выбирается из условия:

tзак< tкр = 0.2(Rk - R)2 /а,
где:
Rk - радиус кондуктора;
R - радиус колонны;
а - температуропроводность среды между колонной и кондуктором.

Протяженность интервала исследования означает, что при промывке его горячей водой фронт закачиваемой воды достигает различные точки интервала в различные моменты времени. Из этого следует, что в процессе создания теплового поля длительность теплового воздействия изменяется в интервале исследования. В условиях кратковременных промывок этот фактор необходимо учитывать.

В процессе экспериментальных работ было изучено влияние длительности закачки на временной режим восстановления температурного поля. Сравнение температурных спадов показало, что спады, полученные после прокачки горячей воды, как бы «отстают» по времени от аналогичного спада для «мгновенного» теплового поля. Причем чем более длительный был процесс закачки, тем больше наблюдаемое «отставание».

 Зависимость коррекции времени для температурного спада от длительности-5
Рис. 6. Зависимость коррекции времени для температурного спада от длительности закачки при создании искусственного теплового поля.

На рис. 6 представлена зависимость Ткор = f(Тзак), построенная по результатам экспериментов на модели скважины двухколонной конструкции. Здесь Ткор - это коррекция времени для приведения нестационарной температуры к условиям «мгновенного» создания теплового поля, а Тзак – продолжительность закачки.

Зная длительность начального теплового воздействия в процессе закачки на каждом шаге квантования по глубине, путем введения временной коррекции в температурные спады приводим их к условиям «мгновенного» теплового поля, т.е. к единым условиям по всему изучаемому интервалу. Этот алгоритм включен в программу обработки нестационарной термометрии.

Регистрация процесса расформирования искусственного теплового поля проводится в течение 2,5 - 3 часов от момента начала закачки. Запись всех термограмм осуществляется через НКТ при спуске прибора. Из-за скоротечности процессов восстановления начальной температуры (особенно в течение первого часа) скорость записи термограмм должна быть не менее 1500 м/час. В зависимости от протяженности интервала исследования в указанный временной период удается зарегистрировать 10 - 12 термограмм.

На рис. 7 представлена технологическая карта проведения работ на скважине по созданию искусственного теплового поля и регистрации процесса его расформирования.

 ехнологическая карта работ на скважине при проведении исследований методом-6
Рис. 7 Технологическая карта работ на скважине при проведении исследований методом нестационарной термометрии

В процессе работ на скважине ведется хронометраж технологических операций, а именно: фиксируются времена начала и конца закачки, времена начала и конца записи каждой термограммы. Точная привязка результатов измерений к разрезу проводится по кривой ГК, также регистрируемой при проведении исследований. Весь цикл работ на скважине (включая подготовку и закачку нагретой воды) занимает не более 4 часов.

Для математической обработки затухающего теплового поля создается массив исходных данных, в котором с заданным шагом квантования по глубине зарегистрирована изменяющаяся температура в скважине и определено время, которому эта температура соответствует.

Алгоритм обработки нестационарной термометрии состоит из двух основных этапов:

  1. создание и редактирование температурно-временного массива исходных данных, описывающего процесс затухания искусственного теплового поля в интервале исследования;
  2. собственно расчет параметров затухания искусственного теплового поля

Расчет координаты времени остывания (t) на каждом шаге квантования по глубине для каждой термограммы (кроме фоновой) проводится по следующей схеме:

  1. Рассчитывается момент времени (tфронт) прихода в точку наблюдения фронта закачиваемой горячей воды.
  2. Рассчитывается момент времени (tрег) прихода термометра в точку наблюдения при записи обрабатываемой термограммы.
  3. Рассчитывается величина временной поправки (tпопр) за длительность закачки для данной точки интервала исследования скважины.

Результирующая временная координата (t) определяется как разность между моментами времени прихода термометра в точку наблюдения (tрег) и времени прихода в точку наблюдения фронта закачиваемой горячей воды (tфронт) с учетом временной поправки за длительность закачки (tпопр):

t = tрег - tфронт - tпопр

При обработке результатов нестационарной термометрии определяются интерпретационные параметры, позволяющие всесторонне оценить состояние заколонной и закондукторной среды по параметрам затухания теплового поля во времени. Для этого рассчитываются три группы интерпретационных параметров: динамические, интегральные, а также параметр Fц для оценки степени заполнения закондукторного пространства.

Динамика расформирования искусственного теплового поля представляется через серию значений относительных тепловых потерь, рассчитываемых последовательно за равные промежутки времени. Ширина временного окна для расчета динамических параметров задается в диапазоне от 10 до 30 мин. Расчет значений относительных тепловых потерь проводится в «узких» временных окнах: 20 - 40 мин, 40 - 60 мин, 60 - 80 мин, 80 -100 мин, 100 - 120 мин.

Интегральные относительные тепловые потери в отличие от динамических определяются в «широком» временном окне, например 20 – 90 мин, 20 – 140 мин, 20 – 180 мин. Анализируя поведение интегрального параметра DИнт по разрезу, можно определить интервалы с естественным и принудительным характером потерь тепла и таким образом локализовать активные водопроявления, являющиеся источниками принудительного отбора тепла.

Физический смысл параметра, называемого цементным отношением Fц, состоит в том, что сравниваются тепловые потери в момент наибольшего влияния кольцевого слоя закондукторного пространства в период времени (t1 - t2) с такими же потерями в период времени (t3 – t4), когда преобладает влияние окружающих скважину горных пород.

Для обработки нестационарной термометрии разработано специальное программное обеспечение. Подготовка исходных данных, а также построение результирующих планшетов осуществляется в графическом редакторе системы «Прайм».

Интерпретация результатов нестационарной термометрии заключается в анализе изменения интерпретационных параметров в интервале исследования. Используя результаты физического моделирования и опыт проведения скважинных исследований методом нестационарной термометрии, были определены основные закономерности в изменении интерпретационных параметров при различных состояниях закондукторной среды. Для упрощения процедуры интерпретации физические состояния закондукторной среды были классифицированы на типичные случаи. Каждому из таких случаев соответствует свой набор значений интерпретационных параметров. Для удобства пользования и наглядности вся эта информация сведена в таблицу и представлена графически.

Проведен анализ результатов интерпретации нестационарной термометрии, который показал, что проведение исследований методом нестационарной термометрии снимает неоднозначность при определении закондукторных перетоков.

На рис. 8 приведен планшет результатов интерпретации нестационарной термометрии по скважине Восточно-Сулеевской площади. По результатам исследований выявлен межпластовый закондукторный переток в интервале 151 – 315 м. Анализируя особенности расформирования теплового поля в интервале перетока, по интенсивности процесса остывания были определены отдающий и принимающий пласты. В данном случае направление перетока - снизу вверх. Это подтверждается наличием в отдающем пласте мощной радиогеохимической аномалии.

Рис. 8. Результаты обработки нестационарной термометрии по скважине Восточно-Сулеевской площади.


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.